JP2007204848A - メッキ装置及びこれを用いたメッキ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流密度の制御が容易なメッキ装置及びこれを用いたメッキ方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 陽極材及び被メッキ材間の電流密度を部分ごとに異なるように調節することによって、被メッキ材上に均一な金属層を形成する。
本発明のメッキ装置は、メッキ液が収容されるメッキ槽と、メッキ槽内に一部が浸漬され、その外周面に沿って被メッキ材が接触され連続的に移送されるドラムと、メッキ槽内に浸漬され、ドラムに対向するように所定間隔離隔して設けられた単一の陽極材と、ドラムと陽極材間に設けられ被メッキ材と陽極材間の電流密度を部分ごとに異なるように調節する電流密度調節部材と、被メッキ材を一定の速度で移送させる一対の巻出しローラー及び巻取りローラーと、メッキ槽の導入部または導出部側に設けられ上記被メッキ材を移送させると同時に、陰電位が印加される通電ロールと、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、メッキ装置及びこれを用いたメッキ方法に関するものであって、より詳しくは、メッキ工程が行われる間、陽極と陰極間の電流密度の調節が可能なメッキ装置及びこれを用いたメッキ方法に関する。

図１は、従来技術によるメッキ装置の構成を概略的に示した図面である。
図１を参照すれば、被メッキ材１に金属層を形成するためのメッキ装置は、基本的にメッキ液を収容する所定形態のメッキ槽１１と、メッキ槽１１内に備えられた多数の陽極３０と、メッキされる対象である被メッキ材１をメッキ槽１１に供給する巻出しローラー５０と、メッキが完了した被メッキ材１を巻取りする巻取りローラー５５と、上記被メッキ材１に陰電位を印加する通電ロール６０と、を含む。
上記メッキ装置において、通電ロール６０と接触される被メッキ材１は陰電位に帯電され、陽極３０には陽電位が帯電される。
従って、陽極３０と被メッキ材１間でメッキ液１２の電気分解が誘発され、その結果メッキ液１２に含まれた金属イオンが陰電位に帯電された被メッキ材１の表面に電着されてメッキが行われる。
一方、電流密度を高めるためにドラム２０を回転させながらメッキ液１２を撹拌させ、また複数の陽極３０に印加される電流の量を異ならせることによって部分別電流密度を調節する。例えば、メッキが始まる導入部は金属シード層が薄いため強い電流を印加することができないのでメッキが始まる部分を０．１ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ^２）くらいにし、漸次上昇させメッキが完了する部分の電流密度は３ないし３０ＡＳＤになるように電流密度を調節する。

ところが、陽極３０ごとに電流密度を調節するためにはそれぞれの陽極に整流器を個別に連結して電流の大きさを調節しなければならない。従って、メッキ装置の構成が複雑になり電流密度の制御がかなり煩わしいという限界がある。

なお、電極間に連続的に導入される物体表面にめっきを行う技術として、特許文献１のような技術が存在する。

特開平５−１７９４９８号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、電流密度の制御が容易なメッキ装置及びこれを用いたメッキ方法を提供することにその目的がある。

上記のような目的を果たすため、本発明によるメッキ装置は、陰極の被メッキ材と陽極材間の電流密度を調節して金属シード層が形成された被メッキ材上に金属層を均一に形成する。
すなわち、本発明の一側面によるメッキ装置は、メッキ液が収容されるメッキ槽、上記メッキ槽内に少なくとも一部が浸漬された状態で回転しながらその外周面に接触された被メッキ材を回転方向に沿って移送させるドラム、上記ドラムの下端部に所定間隔離隔して設けられる単一の陽極材、上記ドラムと陽極材間に設けられ、上記被メッキ材と陽極材間の電流密度を領域ごとに異なるように調節する電流密度調節部材、上記被メッキ材を一定の速度で巻出しまたは巻取りするための一対のローラー、及び上記被メッキ材と接触した状態で被メッキ材の移送をガイドしながら、上記被メッキ材に陰電位を印加するための通電ロールを含む。

望ましくは、電流密度調節部材は、サイズが互いに異なる多数の網目が形成されているメッシュ型遮蔽板であることを特徴とする。

一方、本発明の他の側面によるメッキ方法は、メッキ槽内にメッキ液を充填させる段階、上記メッキ液内に浸漬されている陽極に電源を印加することによって金属イオンを形成する段階、被メッキ材に陰電位を印加した状態で、上記被メッキ材をメッキ槽の内部を通して移送させる段階、及び上記被メッキ材の流入部と流出部における電流密度を互いに異なるように調節することによって被メッキ材の表面に上記金属イオンを均一に電着させる段階を含む。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的や辞書的な意味に限られて解釈されてはいけず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。従って、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。

本発明によると、メッキが行われる前またはメッキが行われるうちに陽極と陰極間の電流を測定して電流分布を最適化し、部分的に電流密度を調節することで被メッキ材上に均一な金属層を形成することができる。
また、単一の陽極を用いることで設備製作の費用を減らすことができて低費用の高信頼性メッキ装置を提供することができる。

図２は、本発明の望ましい実施例によるメッキ装置の構成を概略的に示した図面である。
図２を参照すれば、本実施例によるメッキ装置は、メッキ液１１０を収容し上部が開放されたメッキ槽１００と、上記メッキ液１１０に部分的に浸漬されて回転するドラム２００と、上記ドラム２００に対向するように設けられ陽電位が印加される陽極材３００と、上記ドラム２００及び陽極材３００間に配置された電流密度調節部材４００と、金属シード層が蒸着された被メッキ材１０をメッキ槽１００に供給する巻出しローラー５００ａと、上記メッキ槽１００でメッキされた被メッキ材１０を巻取りする巻取りローラー５００ｂと、上記ドラム２００と巻出しローラー５００ａ及び巻取りローラー５００ｂとの間にそれぞれ設けられ、被メッキ材１０に陰電位を印加する通電ロール６００と、を含む。

上記メッキ槽１００は、金属シード層が形成された被メッキ材１０上に電解メッキ方式を用いて伝導層を形成するためにメッキ液１１０を収容する所であって、メッキ液供給装置（図示せず）と連結され連続的にメッキ液１１０を補充される。また、メッキ槽１００は円筒状メッキ方式に適するようにその上部面が開口された形態である。また、図２にはメッキ槽１００が四角形状のボックス形態に示されているが、本発明がこれに限定されるのではなく、上部面が開口されていれば多くの形態に多様に変形できる。

上記ドラム２００は、メッキ槽１００内に部分的に浸漬された状態で回転可能に設けられる。ドラム２００の回転はメッキ槽１００内に収容されたメッキ液１１０を撹拌させて電流密度を増加させる。望ましくは、ドラム２００の外周面はメッキ液１１０と反応しない樹脂またはセラミックスの材質からなる。上記金属シード層が形成された被メッキ材１０は上記ドラム２００の外周面に接触された状態で移送される。

上記単一の陽極材３００は、メッキ槽１００内に完全に浸漬されるようにドラム２００の下部に設けられる。そして、ドラム２００とは所定間隔離隔される。ドラム２００と単一の陽極材３００間の間隔は固定されず、メッキしようとする製品に応じて最適の間隔を有するように調節される。

また、単一の陽極材３００は、ドラム２００の外周面と対向するように外周面の形状と似た形であるアーチ型になることが望ましい。上記単一の陽極材３００は不溶性材料である鉛などの金属材質からなるか、メッキ対象となる金属に符合する材料からなることが望ましい。例えば、銅箔を製造する場合には銅（Ｃｕ）を用いることができ、ニッケル箔を製造する場合にはニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。

図２に示さなかったが、上記単一の陽極材３００には所定の電源供給装置である整流器（図示せず）が連結される。本発明においては、単一の陽極材３００を用いるため複数の整流器を用いる必要がない。
上記電流密度調節部材４００は、ドラム２００及び単一の陽極材３００間に設けられ、被メッキ材１０と単一の陽極材３００間の電流密度を調節する。上記電流密度調節部材４００は、電気が通じない不導体でありながらメッキ液に対して化学的に安定しており、メッキ温度で耐熱性を有する材料であれば全て用いることができる。例えば、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などを用いることができる。上記電流密度調節部材４００は、図３に示したように、多数の網目４１０を有するメッシュ型遮蔽板であることが望ましい。上記網目４１０のサイズ、すなわち、横または縦の長さは全体的に同一ではなく部分的に異なるように製作される。これは、全体的な電流の分布を最適化させるためである。例えば、被メッキ材１０の進行方向に沿って導入部から導出部に行くほど遮蔽板の網目４１０のサイズを漸次大きくすることが望ましい。すなわち、導入部側は網目４１０を稠密にして電流密度を小さく調節し、導出部側は網目４１０を粗くして電流密度を大きく調節する。

上記巻出しローラー５００ａは、被メッキ材１０がメッキ槽１００に供給される導入部側に配置され連続的に被メッキ材１０を供給する。そして、上記巻取りローラー５００ｂは、メッキされた被メッキ材１０が流出される導出部側に配置され被メッキ材１０を連続的に巻き取る。巻出しローラー５００ａ及び巻取りローラー５００ｂは、メッキ液１１０と反応しない材質、例えば、不導体からなることが望ましい。

上記通電ロール６００は、ドラム２００を基準にして被メッキ材１０の導入部及び導出部側にそれぞれ配置され陰電位が印加される。被メッキ材１０の表面には金属シード層が形成されているため、通電ロール６００に接触されて移送される被メッキ材１０は陰電位に帯電される。

以下、上述した構成によるメッキ装置を用いたメッキ方法を詳しく説明する。
まず、メッキ槽１００内にメッキされる金属イオンが含まれたメッキ液１１０を充填させる。次いで、メッキ槽１００内に浸漬された単一の陽極材３００には陽電位を、通電ロール６００には陰電位を印加する。

このような状態で、巻出しローラー５００ａから供給される被メッキ材１０は通電ロール６００を通過しながら陰電位に帯電され、連続的にドラム２００の外周面に沿ってメッキ槽１００に流入される。
メッキ槽１００に充填されたメッキ液１１０内に陰極に帯電された被メッキ材１０が流入されれば、陰電位に帯電された被メッキ材１０と陽電位に帯電された陽極材３００間には電界が形成される。これによって、メッキ液１１０に含まれた金属イオンが陰電位に帯電された被メッキ材１０側に移動して電着される。
ここで、陽極材３００と被メッキ材１０間のメッキ液１１０内に流れる電流は、電流測定が可能な装置（図示せず）を一つ以上組み込んで部分ごとに電流を測定することができる。

本実施例においては、電流を調節する方法として次の二つの方法を利用する。

［第１実施例］
被メッキ材１０がメッキ液１１０内を通過しながらメッキ液１１０に含まれた金属イオンは被メッキ材１０の表面に電着される。ドラム２００の外周面に沿って移動する金属シード層が形成された被メッキ材１０とこれに対向して配置された陽極材３００間の間隔を調節する。すなわち、陽極材３００の配置位置を変化させる。例えば、被メッキ材１０のメッキが始まる導入部は電流密度が小さくなるように被メッキ材１０及び陽極材３００間の間隔を相対的に広く調節し、メッキが完了する導出部は電流密度が大きくなるように被メッキ材１０及び陽極材３００間の間隔を相対的に狭く調節する。従って、陽極材３００と被メッキ材１０間の間隔が一定ではなく、部分ごとに間隔が変化するように陽極材３００を配置する。

［第２実施例］
本実施例においては、陽極材３００とドラム２００間に電流密度調節部材４００を配置し、このとき、電流密度調節部材４００（すなわち、メッシュ型遮蔽板）の網目４１０は、そのサイズが同一でなく一定の割合でサイズが異なるように製作される。例えば、導入部側の網目４１０のサイズ（横及び縦の長さ）は小さくし、導出部側の網目（１４０）のサイズは相対的に大きく形成する。これによって、導入部側では少量の金属イオンが網目を通過することになり、導出部側では導入部に比べて相対的に多量の金属イオンが通過することになる。
一方、電流分布を最適化するために上述した実施例１及び実施例２の方法を混用しても良い。

上述したように、陽極及び陰極間の電流分布が調節された金属伝導層がメッキされた被メッキ材１０は巻取り部５００ｂにより巻取りされてメッキ過程が完了する。
本発明はたとえ限られた実施例と図面により説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者によって本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。

本明細書に添付される以下の図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はこのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはいけない。
従来技術によるメッキ装置の構成を概略的に示した図面。 本発明の望ましい実施例によるメッキ装置の構成を概略的に示した図面。 本発明の望ましい実施例による電流密度調節部材の表面構成を概略的に示した図面。

符号の説明

１００ メッキ槽
２００ ドラム
３００ 陽極材
４００ 電流密度調節部材
５００ 移送ローラー
６００ 通電ロール

Claims (8)

1. メッキ液が収容されるメッキ槽；
   上記メッキ槽内に少なくとも一部が浸漬された状態で回転しながらその外周面に接触された被メッキ材を回転方向に沿って移送させるドラム；
   上記ドラムの下端部に所定間隔離隔して設けられる単一の陽極材；
   上記ドラムと陽極材間に設けられ、上記被メッキ材と陽極材間の電流密度を領域ごとに異なるように調節する電流密度調節部材；
   上記被メッキ材を一定の速度で巻出しまたは巻取りするための一対のローラー；及び
   上記被メッキ材と接触した状態で被メッキ材の移送をガイドしながら、上記被メッキ材に陰電位を印加するための通電ロール；を含むメッキ装置。
2. 上記電流密度調節部材は、サイズが互いに異なる多数の網目が形成されているメッシュ型遮蔽板であることを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
3. 上記電流密度調節部材には、被メッキ材の進行方向に沿って導入部にサイズの小さい網目が設けられ、導出部にサイズの大きい網目が設けられることを特徴とする請求項２に記載のメッキ装置。
4. 上記陽極材と被メッキ材との間隔が、被メッキ材の進行方向に対して導入部では広く、導出部では狭いことを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
5. メッキ槽内にメッキ液を充填させる段階；
   上記メッキ液内に浸漬されている陽極に電源を印加することによって金属イオンを形成する段階；
   被メッキ材に陰電位を印加した状態で、上記被メッキ材をメッキ槽の内部を通して移送させる段階；及び
   上記被メッキ材の流入部と流出部における電流密度を互いに異なるように調節することによって被メッキ材の表面に上記金属イオンを均一に電着させる段階；を含むことを特徴とするメッキ方法。
6. 上記電流密度は、流入部では低く、流出部では高いことを特徴とする請求項５に記載のメッキ方法。
7. 上記陽極と被メッキ材間の間隔が流入部では小さく、流出部では大きくなるように上記陽極と被メッキ材を配置することを特徴とする請求項６に記載のメッキ方法。
8. 上記陽極と被メッキ材間に互いに異なるサイズの網目を有するメッシュ型遮蔽板を設けることによって、上記流入部では少量の金属イオンを通過させ、上記流出部では相対的に多量の金属イオンを通過させることを特徴とする請求項６に記載のメッキ方法。

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